[发明专利]一种三维结构超材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超材料的制备方法，尤其涉及一种三维结构超材料的制备方法。

背景技术

超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的一种新型人工材料，基本原理是人为设计材料的微结构（或称人造“原子”），让这样的微结构具有特定的电磁特性，从而由海量数目的微结构组成的材料宏观上可具有人们所需要的电磁功能。与传统材料技术根据自然界中已有材料的天然性质来开发电磁利用途径的传统材料技术不同，超材料技术是根据需要来人为设计材料的性质并制造材料。超材料一般是由一定数量的人造微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。

现有的超材料，例如公开号为“US7570432B1”的美国专利“METAMATERIALGRADIENT INDEX LENS”，又如公开号为“US2010/0225562A1”的美国专利“BROADBAND METAMATERIAL APPARTUS，METHODS，SYSTEMS，AND COMPUTERREADABLE MEDIA”，其都是通过将微结构附着于平板的基材上形成。制备平板的超材料时，微结构附着于基板的加工工艺较为简单，可采用常规的PCB板领域的加工工艺，例如蚀刻、钻刻、离子刻、电子刻等。

当超材料需要制成曲面时，则采用常规的PCB板领域的加工工艺时其制备难度变得很大，例如现有的申请号为“EP0575848A2”的欧洲专利，其公开了一种在三维曲面加工金属微结构的方法，具体实现方式为：采用激光探头曝光成像的方式一个一个地逐一蚀刻出微结构。该种制备方法的加工成本和工艺控制成本均相当高且不能快速、大批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提出一种制备工艺简单的三维结构超材料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种三维结构超材料的制备方法，其包括步骤：

根据三维结构超材料形状制备成型基材；

将人造微结构排布于柔性基板上；

将柔性基板贴附于成型基材上；

加热固化成型。

进一步地，所述三维结构超材料包括至少两层所述柔性基板和至少两层所述成型基材。

进一步地，所述三维结构超材料至少包括三层成型基材和三层柔性基板，所述柔性基板设置于相邻两层成型基材之间。

进一步地，所述成型基材与所述柔性基板间隔设置。

进一步地，每一柔性基板紧贴设置，柔性功能层紧贴于成型基材的表面。

进一步地，所述成型基材由多片树脂和纤维构成的预浸料层铺而成。

进一步地，所述成型基材为在纤维布上涂覆树脂制成。

进一步地，所述三维结构超材料表面由至少两个可展开为平面的几何区域组成。

进一步地，所述三维结构超材料表面上可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于100。

进一步地，所述三维结构超材料表面上可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于80。

进一步地，所述三维结构超材料表面上可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于50。

进一步地，所述三维结构超材料表面上可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于20。

进一步地，所述三维结构超材料表面上可展开为平面的几何区域内最大高斯曲率与最小高斯曲率的比值小于10。

进一步地，通过如下步骤将柔性基板贴附于成型基材表面：将三维结构超材料展开为多个平面，将柔性基板对应该多个平面剪切成多个柔性子基板，将柔性子基板贴附于成型基材对应表面区域。

进一步地，不同柔性子基板上的人造微结构的拓扑结构相同。

进一步地，不同柔性子基板上的人造微结构的拓扑结构不同。

进一步地，通过如下步骤确定柔性基板上的人造微结构排布：计算三维结构超材料各处的一种或多种电磁参数值；根据其中一种或多种电磁参数值将三维结构超材料划分为多个电磁区域；每一电磁区域对应一种或多种电磁参数的一参数值范围；设计每一电磁区域内的人造微结构使三维结构超材料对应该电磁区域的部分相对入射至该电磁区域的电磁波能产生预设的电磁响应。

进一步地，各个电磁区域对应的电磁波参数值范围的最大值与最小值的差值相等。

进一步地，各个电磁区域对应的电磁波参数值范围的最大值与最小值的差值不等。